CC BY
141
ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ЛЕСОВ
УДК 630*582
Методика и практический опыт создания электронного атласа интерактивных карт информационно-справочного типа по данным государственного лесного реестра
Н. В. Малышева, Т. А. Золина, Н. А. Владимирова, Н. Э. Райченко,
С. А. Попик - Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства
Изложены методика и практический опыт подготовки off-line версии атласа интерактивных карт информационно-справочного типа, составленных по данным государственного лесного реестра для Центрального и Северо-Западного федеральных округов. Подготовка атласа предусматривает составление электронных карт в программной среде ArcGis-ArcMap версия 10 и конвертирование готовых макетов в формат SVG, пригодный для интерактивной работы с помощью Веб-браузеров.
Ключевые слова: электронный атлас, интерактивные карты, Интер-нет(Веб)-браузеры, геоинформационные системы (ГИС), ГИС-технологии, SVG-формат, государственный лесной реестр, Веб-картографирование.
THE TECHNIQUE OF CREATION AND EXPERIENCE OF INTERACTIVE I&R TYPE MAP ATLAS BASED ON STATE FOREST REGISTER
N. V. Malysheva, T. A. Zolina, N. A. Vladimirova, N. E. Rajchenko, S. A. Popik
All-Russian research Institute for Silviculture and Mechanization of Forestry
The technique and experience on creation of the off-line version of the interactive I&R type map atlas based on state forest register for the Central and Northwest federal districts are stated. Preparation of the atlas provides digital mapping by ArcGis-ArcMap version 10 and converting the ready frames into the SVG format usable for interactive work by Web browsers.
Key words: electronic atlas, interactive maps, Web-browser, GIS, GIS-technologies, ArcGIS, SVG-format, state forest register, Web-mapping.
ГИС-технологии и картографические ресурсы, созданные с их помощью, - современный инструментарий, который широко применяют для управления различными видами деятельности во всем мире. Активно развивается новое научное направление, связанное с интеграцией ГИС и интернет-технологий [1].
В условиях реформирования системы управления лесным хозяйством России, в связи с введением в действие Лесного кодекса с 01.01.2007 г., возрастает значение стратегического планирования и оперативности управления, а также появляется насущная потребность использования электронных картографических ресурсов в деятельности федерального и региональных звеньев отрасли.
В течение ряда лет научный коллектив картографов ФБУ ВНИИЛМ проводит прикладные исследования, цель которых - совершенствование информационного обеспечения управления лесным хозяйством федерального уровня за счет практического использования программных средств ГИС для создания карт по данным отраслевой отчетности и сведениям государственного лесного реестра.
Государственный лесной реестр (ГЛР) представляет собой систематизированный свод документированной информации о лесах, их использовании, охране, защите, воспроизводстве, о лесничествах и лесопарках (ст. 91 Лесного кодекса РФ). Ведение государственного лесного реестра во всех субъектах РФ осуществляют региональные органы исполнительной власти и органы местного самоуправления, а подведомственные организации Рослесхоза обобщают информацию по регионам на федеральном уровне. Периодичность предоставления информации - по части форм лесного реестра - ежегодно, по другой -ежеквартально.
До настоящего времени картографическое сопровождение и визуализация данных, внесенных в государственный лесной реестр, отсутствовали. Предложенный методический подход и прикладные исследования по созданию атласа лесных карт информационно-справочного типа помогут решить эту проблему.
Специалисты, занимающиеся управлением лесным хозяйством страны, заинтересованы в визуализации и пространственном представлении информации государственного лесного реестра - характеристик земель лесного фонда, особенностей использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов в простой, понятной и легко воспринимаемой форме. Согласно квалификационным требованиям, они должны владеть ситуацией, оперативно получать и готовить сведения о лесных ресурсах страны, решать информационно-справочные задачи. Обучение работе с пространственными данными в среде ГИС требует специальных знаний и не входит в перечень их обязательных навыков. Поэтому при создании атласа избран следующий методический подход:
У карты для информационно-справочных целей создают квалифицированные специалисты в среде ГИС на основе цифровых баз данных, и они содержат всю необходимую атрибутивную информацию;
У пользователь воспроизводит карту по запросу с помощью стандартных инструментов и не связан программно с ГИС.
Создание автономной off-line версии атласа целесообразно также по следующим причинам. При работе с готовыми картами у пользователей, не являющихся ГИС-специалистами и не имеющих профессиональных знаний в этой области, возникает ряд других затруднений. Они, например, обусловлены тем, что аппаратные конфигурации компьютеров пользователей разнообразны, различна их мощность, быстродействие и установленные программы. Исходя из этого, при подготовке атласа заданы следующие требования:
У атлас воспроизводится на различных платформах, работает во всех популярных операционных системах (ОС) и не требует установки дополнительного программного обеспечения;
У карты остаются векторными и сохраняют все свои характеристики: проекцию, масштаб, систему координат;
У сохраняются все преимущества карт, созданных в среде ГИС: возможность реализации
пользователем запросов, метричность и возможность перехода от более детальной карты к менее детальной при увеличении или изменении масштаба, работа со слоями.
Для удобства работы с содержащейся в базе данных информацией карта должна быть интерактивной, т.е. содержать элементы управления, обеспечивая отбор пространственной информации по условию, измерение расстояния, получение координат объектов и составление запросов.
Зачастую интерактивные карты, предназначенные для публикации и работы в Интернете, создаются в специализированных приложениях, относящихся к области веб-дизайна. В последние годы в сети Интернет появилось огромное количество интерактивных карт, созданных такими инструментами веб-дизайна, как FLASH, FLEX или технология ImageMap. При всей внешней эффектности таких карт многие профессиональные функции, доступные пользователю ГИС, в них не реализованы (например, возможность добавления новых тематических слоев, возможность оперативного редактирования и обновления и др.).
Одним из самых простых способов визуализации картографической информации без привлечения специализированных ГИС-программ является использование Веб-обозревателей или браузеров. Браузеры входят в стандартный комплект поставки ОС, работают в любых ОС и не зависят от аппаратной конфигурации ПК и его мощности. Кроме того, атлас карт создается, прежде всего, для информационно-справочных целей и автономной работы, а размещение карт в сети Интернет и возможность их редактирования пользователем не предусматриваются (по крайней мере, на начальном этапе). Поэтому использование специализированных коммерческих серверных ГИС (таких, как ArcGIS Server [3] или связка бесплатных OpenLayers + Mapserver/KaMap/TileCache/GeoServer) для визуализации карт атласа представляется неоправданно дорогим, достаточно сложным в освоении и требующим специальных знаний.
Решением проблемы может стать использование специальных программных модулей к
ГИС и экспорт макетов карт (фреймов) в форматы SVG (стандарт представления векторных данных). SVG (от англ. Scalable Vector Graphics - масштабируемая векторная графика) - язык разметки масштабируемой векторной графики, созданный Консорциумом Всемирной паутины (W3C) и входящий в подмножество расширяемого языка разметки XML. SVG предназначен для описания двухмерной векторной и смешанной векторно-растровой графики в формате XML [6]. Поддерживает как неподвижную, так и анимированную и интерактивную графику, просто интегрируется с базами данных. Этот открытый стандарт является рекомендацией W3C-органи-зации, разработавшей такие стандарты, как HTML и XHTML. В основу SVG легли языки разметки VML и PGML. Формат SVG подобен проприетарной Adobe FLASH-технологии, с той разницей, что SVG, в отличие от FLASH, разрабатывается и поддерживается Консорциумом Всемирной паутины и основан на XML, в противоположность закрытому бинарному формату FLASH [4]. На сегодняшний день это один из наиболее популярных и используемых стандартов. Поскольку SVG поддерживается ArcGis версии 9.3 и выше в качестве экспортного формата, появляется возможность создания исходных карт средствами ГИС, а затем экспорт в формат, пригодный для последующей работы в интерактивном режиме на любом компьютере, где есть интернет-браузер. Таким образом, для работы с картами атласа не требуется установка специального программного обеспечения на компьютер пользователя, этот продукт является программно-независимым.
Конвертирование макетов карт (фреймов) осуществляется с помощью специальных надстроек для ArcGis, опробованных авторами в других проектах [2]. Прикладная программа, Mappetizer для ArcGis 10.0 (прежнее название MapView SVG), предназначенная для Веб-картографирования по векторным данным, была приобретена у разработчика - компании Uismedia (Германия) [7] и использована для создания интерактивных справочных лесных карт электронного атласа. Mappetizer поддерживает как век-
торные форматы, так и растровые. В документации к программному продукту отмечено, что все популярные браузеры, такие, как Internet Explorer, начиная с версии 9, Mozilla Firefox, Opera, Google Chrome, поддерживают SVG-формат. Вместе с тем, наиболее устойчиво с SVG работает браузер Mozilla Firefox, имеющий встроенную поддержку формата. Этот браузер предпочтительно использовать для управления картами нашего электронного атласа.
Карты электронного атласа - мелкомасштабные, информационно-справочного типа -предназначены для информационной поддержки регионального и федерального уровней управления лесным хозяйством. Карты ориентированы на автоматизированные методы составления в программной среде ГИС с использованием баз геоданных, содержащих информацию государственного лесного реестра по субъектам Российской Федерации, организованным по федеральным округам, и лесничествам в составе этих субъектов. Создание карт осуществлено программными средствами ArcGis - ArcMap версия 10.
Пространственной основой для создания карт атласа по субъектам Федерации служил полигональный слой с единицами административного деления Российской Федерации, полученный в составе прочих данных вместе с лицензионным программным обеспечением ArcGIS компании ESRI и использованный для научно-исследовательских целей. Полигональный слой единиц территориального управления лесами -лесничеств и лесопарков - создан разработчиками самостоятельно по картографическим материалам, сопровождающим лесные планы субъектов РФ.
Электронный атлас представляет собой наборы карт, объединенные в тематические разделы и подразделы. Карты дают пространственное представление о количественных и качественных характеристиках лесов и составе земель лесного фонда, особенностях использования лесов, охраны, защиты и воспроизводства лесных ресурсов, организации противопожарных, лесозащитных и лесовосстановительных мероприятий.
Формированию целостного представления о характеристиках лесов и организации управления лесным хозяйством регионов способствует группировка карт в 4 тематических раздела: леса и лесные ресурсы; использование лесов; охрана и защита лесов; мероприятия по охране, защите и воспроизводству лесов. Каждый раздел содержит подразделы:
1. Леса и лесные ресурсы
• состав земель лесного фонда;
• целевое назначение лесов;
• общий запас лесных насаждений;
• запас хвойных насаждений;
• запас твердолиственных насаждений;
• запас мягколиственных насаждений;
• общая площадь лесных насаждений;
• площадь хвойных насаждений;
• площадь твердолиственных насаждений;
• площадь мягколиственных насаждений.
2. Использование лесов
• общий объем заготовки древесины по хозяйствам;
• площади и объемы заготовки древесины арендаторами;
• площади и объемы заготовки древесины по договорам купли-продажи;
• площади и объемы заготовки недревесных и пищевых лесных ресурсов, лекарственного сырья;
• площади, используемые для ведения хозяйства в различных целях (дифференцированные по видам использования лесов).
3. Охрана и защита лесов
• общая площадь погибших и поврежденных лесов;
• площадь погибших и поврежденных лесов в результате воздействия различных антропогенных и природных факторов (раздельно по видам воздействия).
4. Мероприятия по охране, защите и воспроизводству лесов
• санитарно-оздоровительные мероприятия;
• противопожарные мероприятия;
• мероприятия по лесовосстановлению и биотехнические мероприятия.
б
№ 1
Структура подразделов атласа, включающих интерактивные карты, идентична структуре вебсайта и представляет собой иерархическую систему ИТМЬ-страниц с внедренным в них БУО-ко-дом и скриптами.
На сегодняшний день атлас содержит карты субъектов Российской Федерации и территориальных единиц управления лесным хозяйством (лесничеств и лесопарков) в составе субъектов двух федеральных округов - Северо-Западного и Центрального. Примеры карт, включенных в раздел атласа «Леса и лесные ресурсы» по субъектам и лесничествам в составе субъектов, приведены на рис. 1.
Для создания справочных карт атласа использованы предоставленные ФГУП «Рослесинфорг» формы документированной информации, внесенной в государственный лесной реестр по состоянию на 01.01.2011 г. Формы государственного лесного реестра и порядок их подготовки совершенствуются. В 2012 г. принят новый документ, регламентирующий их состав и заполнение [5]. Созданные нами карты не зависят от нововведений в подготовке государственного лесного реестра, так как разработчики при формировании баз геоданных не меняют исходную структуру атрибутивных баз данных и форм ГЛР, а лишь облегчают конечному пользователю визуализацию и анализ этих данных путем создания дружественного интерфейса для работы с картами.
Составление карт подразделяется на следующие этапы.
• Подготовка картографической базы данных с границами лесничеств и лесопарков и базы данных с границами субъектов Центрального и Северо-Западного федеральных округов.
• Обработка данных государственного лесного реестра, содержащихся в формах отраслевой отчетности, для загрузки в программную среду ГИС по лесничествам и субъектам выбранных федеральных округов.
• Совмещение картографических баз данных с атрибутивными таблицами, содержащими данные государственного лесного реестра по субъектам и лесничествам. Формирование баз геоданных.
Рис. 1. Примеры карт, включенных в раздел атласа «Леса и лесные ресурсы»
ЗДцк мкникянй па хсцрйстрцн ч групл#Н иоірдст»
■—' — ■* — К ^ * • • Ш 1
Рис. 2. Примеры запросов к пространственным и атрибутивным данным интерактивных карт
• Подготовка макетов карт по субъектам Центрального и Северо-Западного федеральных округов средствами Агс&б с использованием баз геоданных, содержащих сведения государствен-
ного лесного реестра. Оформление карт по разделам электронного атласа.
• Конвертирование макетов карт (фреймов) в форматы SVG. Верстка и отладка электронного атласа.
Последовательно каждый из макетов карт по лесничествам и субъектам двух федеральных округов со всеми слоями и базами геоданных экспортированы в формат SVG, пригодный для интерактивной работы с помощью Веб-браузера. При этом сохранены проекция карт, масштаб и связи с базой атрибутивных данных. В программном модуле Mappetizer выбраны элементы интерфейса - навигации и просмотра карт атласа, а также предпочтительный вариант их оформления в формате SVG.
Пользователи - специалисты органов управления лесным хозяйством - имеют возможность визуализировать данные государственного лесного реестра и управлять содержанием карт информационно-справочного типа, а именно:
• осуществлять навигацию и переключение между разделами, подразделами атласа и картами различной тематики;
• подключать или отключать отдельные слои;
• изменять масштаб карт без потери качества;
• просматривать картографическую (с сохранением проекции) и атрибутивную информацию по лесничествам и субъектам РФ;
• формировать запросы по отбору того или иного пространственного объекта (лесничества или субъекта) и получать данные государственного лесного реестра по выбранному объекту;
• визуализировать диаграммы в динамическом режиме на карте и с помощью инструмента «Запросы»;
• получать координаты объектов и измерять расстояние между ними;
• распечатывать карты и атрибутивную информацию.
Примеры формирования запросов к пространственным и атрибутивным данным интерактивных карт приведены на рис. 2.
Таким образом, предложенный нами метод создания интерактивных карт атласа в формате
в
№ 1
БУО и практика его реализации позволяют сотрудникам органов управления лесным хозяйством быстро получать картографические и тематические данные по лесничествам и субъектам в границах федеральных округов. При этом не требуется установка какого бы то ни было специализированного программного обеспечения, обучение сотрудников или обновление компьютерной техники. Пользователь не задумывается о том, каким образом организованы данные или как
построить логическое выражение для реализации запроса, что требуется при работе в среде ГИС. Интерактивные карты управляются Веббраузерами, сохраняя при этом многие преимущества работы в среде ГИС. Off-line версия атласа позволяет экономить денежные средства за счет создания дешевого рабочего ГИС-простран-ства, так как нет необходимости задействовать дорогостоящее программное обеспечение серверных ГИС.
Список литературы
1. Картографическая база данных и интерактивная карта с границами лесничеств и лесопарков для федерального уровня управления лесным хозяйством / Н. В. Малышева, Н. А. Владимирова, Т. А. Золина, Н. Э. Райченко // ArcReview - Современные геоинформационные технологии. - 2010. - №3(54).- С. 21-22.
2. Лурье, И. К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков / И. К . Лурье. - М. : КДУ, 2008. - 424 с.
3. http://www.dataplus.ru/Soft/ESRI/ArcGIS/ArcReader/Index.html
4. https://developer.mozilla.org
5. http://www.rosleshoz.gov.ru
6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Svg
7. http://www.uismedia.de/mappetizer/en/index.html
